IT201700005550A1 - Apparato a vapore, sistema di pulizia a vapore per fasci tubieri di uno scambiatore, sistema di inertizzazione e impianto - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto della presente invenzione un apparato a vapore per la pulizia della superficie esterna di fasci tubieri di uno scambiatore di calore; in particolare, forma oggetto della presente invenzione un apparato a vapore per l’eliminazione delle scorie aderenti alla superficie esterna dei fasci tubieri, formate tipicamente dai residui trasportati dai fumi di combustione.

Come è noto, negli impianti termici provvisti di caldaie è enormemente diffuso l’utilizzo di scambiatori di calore che, sfruttando l’energia termica ancora posseduta dai fumi caldi di combustione, hanno lo scopo di riscaldare ulteriormente un fluido di processo, ad esempio olio diatermico o acqua, passante in un fascio tubiero.

I fumi caldi, tuttavia, contengono molteplici polveri derivanti dalla combustione, le quali hanno la tendenza ad accumularsi sulla superficie esterna dei tubi del fascio, formando incrostazioni che hanno un impatto estremamente negativo sull’efficienza dello scambiatore, creano una barriera allo scambio termico fra i fluidi.

Per l’eliminazione di tali incrostazioni, nei casi in cui l’impianto termico metta già a disposizione un vapore (ad esempio nelle caldaie ad acqua/vapore), è noto utilizzare delle lance provviste di ugelli, disposte fra i tubi del fascio, che ad intervalli temporali predeterminati emettono un getto di vapore che investe la superficie dei tubi.

Nei casi in cui l’impianto termico non metta a disposizione un vapore, come ad esempio nel caso di caldaie ad olio (fluido) diatermico, si utilizzano lance ad aria compressa, che necessitano di adeguati compressori per assicurare un getto di aria di portata e pressione sufficienti a pulire la superficie dello scambiatore. Tuttavia, dato che l’aria in espansione si raffredda, può comportare effetti nocivi sullo scambiatore o sulla superficie esterna del fascio tubiero, ad esempio a causa del raggiungimento localizzato del punto di rugiada per sostanze aggressive, qualora presenti (ad esempio acido solforico).

Proprio per tali ragioni, l’utilizzo di tali compressori è particolarmente svantaggioso, a causa dei costi di impianto e di gestione ad essi correlati. Inoltre, per un ciclo di pulizia mediante aria compressa, è necessario utilizzare serbatoi di stoccaggio aria di grandi volumi e in grado di resistere ad elevate pressioni, generalmente molto costosi.

Secondo un ulteriore aspetto, nel caso di utilizzo di scambiatori termici che prevedono l’utilizzo di fluidi infiammabili (quali, ad esempio, idrocarburi, olii diatermici o altri fluidi organici) è necessario garantire un adeguato sistema antincendio da attivare nel caso di fuoriuscite di liquido infiammabile a causa di rotture dello scambiatore.

Anche in questo caso, i sistemi antincendio dell’arte nota associati alle caldaie, richiedono costosi ed ingombranti sistemi di stoccaggio di gas inertizzanti quali anidride carbonica o azoto, da erogare in maniera immediata in caso di incendio.

Uno degli scopi della presente invenzione è quello di prevedere un apparato a vapore in grado di ovviare ai suddetti inconvenienti della tecnica nota, particolarmente per i casi in cui non sia già disponibile un vapore messo a disposizione dalla caldaia stessa.

Tale scopo è raggiunto da un apparato a vapore, da un sistema di pulizia, da un impianto di pulizia fasci tubieri, da un impianto di pulizia fasci tubieri e trattamento acqua, da un impianto di inertizzazione, da un metodo di generazione vapore e da un metodo di pulizia di fasci tubieri secondo le rivendicazioni indipendenti allegate. Le rivendicazioni da queste dipendenti descrivono varianti di realizzazione preferite.

Le caratteristiche ed i vantaggi del sistema di pulizia, dell’apparato, degli impianti e dei metodi secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata, data a titolo esemplificativo e non limitativo, in accordo con le tavole allegate, in cui:

- la figura 1 rappresenta in forma schematica un apparato a vapore collegato ad un apparato di pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore di calore per caldaia, formanti un sistema di pulizia secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 2 rappresenta in forma schematica un apparato a vapore secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione collegato ad un apparato di pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore di calore per caldaia;

- la figura 3 illustra in forma schematica un impianto di pulizia di fasci tubieri e di trattamento acqua secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

Con riferimento alle figure allegate, con 1 si è complessivamente indicato un apparato a vapore per la generazione di vapore per la pulizia della superficie esterna di fasci tubieri 100 di uno scambiatore di calore, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

E’ chiaro che, seppure nel seguito della trattazione si farà riferimento alla pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore, con il termine “fasci tubieri” si vuole intendere in maniera equivalente anche una qualsiasi altra tipologia di superficie di scambio, di per sé nota al tecnico del settore e implementata in uno scambiatore del tipo a superficie, in cui i fluidi interessati dallo scambio termico sono separati da detta superficie di scambio (ad esempio tubi alettati, pacco alettato, micro canali e simili). In maniera equivalente, quindi, per “superficie esterna” si intende la superficie interessata dai fumi caldi di una caldaia sulla quale si accumulano le incrostazioni da pulire.

L’apparato 1 è adatto ad essere associato ad un impianto 200 per la produzione di olio diatermico ad alta temperatura, ad esempio una caldaia 201 ad olio diatermico comprendente uno scambiatore di calore ad olio diatermico, o comunque ad un impianto termico in cui viene riscaldato un fluido di circolazione ad alta temperatura (ad esempio un fumo caldo) mediante una caldaia di tipo noto.

In maniera esemplificativa, l’apparato a vapore 1 è dunque associabile ad una caldaia comprendente un bruciatore disposto in una camera di combustione, al di sotto della quale è ad esempio previsto un cinerario, solitamente sottostante la griglia del focolare, in cui si accumulano le ceneri di combustione (se il combustibile è solido). Al di sopra del bruciatore è generalmente presente un camino per l’evacuazione dei fumi di combustione esausti. Generalmente, tra il bruciatore e il camino è presente un insieme di tubi (o fascio tubiero) in cui circola il fluido (ad esempio, olio diatermico) da riscaldare.

L’apparato a vapore 1 comprende uno scambiatore di calore olio–acqua 2, alimentato con olio diatermico O.D. ad alta temperatura da un impianto di alimentazione olio 300 e con acqua H2O da un gruppo di rifornimento acqua 4. L’impianto di alimentazione olio 300 è ad esempio una serie di condutture che trasportano olio diatermico riscaldato ad alta temperatura; allo stesso modo il gruppo di rifornimento acqua 4 comprende ad esempio un serbatoio acqua e una serie di condutture che trasportano acqua H2O, preferibilmente già purificata.

Lo scambiatore è adatto a riscaldare l’acqua H2O, per effetto di un primo scambio termico tra l’olio diatermico O.D. e l’acqua H2O. Tale scambio termico è adatto ad immagazzinare una quantità di calore nell’acqua H20, ottenendo acqua surriscaldata, tale da consentire la generazione di vapore V mediante evaporazione flash (nota anche come evaporazione parziale) dell’acqua H2O surriscaldata.

Il vapore V generato mediante evaporazione flash è erogato da un dispositivo di erogazione vapore, ad esempio una valvola 531, collegato con lo scambiatore di calore olio-acqua 2 e attivabile per erogare il vapore in funzione di determinate condizioni interne allo scambiatore olio-acqua 2. Preferibilmente, il vapore V è erogato in funzione di un livello di pressione e temperatura prestabilito raggiunto dall’acqua H2O all’interno dello scambiatore olio-acqua 2.

In una forma di realizzazione preferita, l’apparato a vapore 1 comprende un serbatoio olio diatermico 10, un serbatoio di acqua 11 e lo scambiatore olio-acqua 2. In maniera vantaggiosa, il serbatoio acqua 11, è adatto a contenere contemporaneamente acqua H2O surriscaldata in equilibrio con vapore V. A tal proposito, di preferenza, sul serbatoio acqua 11 è installato un regolatore di livello acqua (non illustrato nelle figure) adatto a regolare l’ingresso di acqua nel serbatoio acqua 11 dal gruppo di rifornimento acqua 4 in modo da mantenere un determinato livello di acqua e vapore V in equilibrio tra loro.

Preferibilmente, il serbatoio olio diatermico 10 e il serbatoio di acqua 11 sono racchiusi in un unico serbatoio e divisi tra loro a tenuta da una parete 600 interna al serbatoio.

Preferibilmente, lo scambiatore olio-acqua 2 e il serbatoio acqua 11 sono realizzati come unico dispositivo, in cui il fascio tubiero 2’ che porta l’olio diatermico O.D. è immerso nell’acqua H2O del serbatoio acqua 11.

Ancor più preferibilmente, il serbatoio olio diatermico 10, il serbatoio di acqua 11 e lo scambiatore olioacqua 2 sono integrati in un unico dispositivo.

In una forma di realizzazione, un separatore di condensa è racchiuso all’interno del serbatoio acqua 11, preferibilmente un separatore a ciclone.

Il serbatoio acqua 11 comprende uno sbocco di uscita 111, per l’uscita del vapore V dal serbatoio acqua 11 verso un apparato di pulizia a vapore 7 adatto a pulire la superficie esterna di fasci tubieri di uno scambiatore di calore, ad esempio uno scambiatore di calore per caldaia.

È chiaro quindi che è oggetto della presente invenzione sia l’apparato a vapore 1 sia un sistema di pulizia comprendente tale apparato a vapore 1 e l’apparato di pulizia a vapore 7.

Allorquando il dispositivo di erogazione viene attivato, ad esempio quando almeno una prima valvola di erogazione 531 (o valvola di laminazione) installata in prossimità dello sbocco di uscita viene aperta, il vapore V viene erogato dallo sbocco di uscita 111 e continuamente rigenerato mediante evaporazione flash, sfruttando il calo di pressione all’interno del serbatoio 11. In altre parole, tale calo di pressione porta ad un’evaporazione flash dell’acqua liquida riscaldata nel serbatoio 11. Lo sbocco di uscita 111 è collegato ad un circuito di surriscaldamento vapore 5 adatto a surriscaldare il vapore V generato dall’evaporazione dell’acqua contenuta nel serbatoio 11. Il surriscaldamento del vapore V avviene mediante un ulteriore scambio termico tra il vapore V e l’olio diatermico O.D.. Alternativamente o in concomitanza allo scambio termico tra il vapore V e l’olio diatermico O.D., il circuito di surriscaldamento vapore 5 è adatto a surriscaldare il vapore V mediante ulteriore scambio termico tra tale vapore V e l’acqua H2O riscaldata dallo scambiatore olio-acqua 2 contenuta nel serbatoio 11.

In questo modo, l’ulteriore scambio termico (vaporeolio e/o vapore-acqua) permette di innalzare la temperatura del vapore V erogato dal serbatoio 11 in modo da generare vapore surriscaldato V’. Preferibilmente, il vapore surriscaldato V’ è surriscaldato ad una temperatura di surriscaldamento adatta a consentire di ottenere un titolo di vapore almeno pari al 70% o superiore, preferibilmente almeno pari all’85% o superiore, ancor più preferibilmente almeno pari al 90% o superiore, una volta che tal vapore V viene fatto espandere dagli ugelli per la pulizia della superficie esterna dei fasci tubieri 100. Preferibilmente, il surriscaldamento avviene a pressione costante (o con una variazione di pressione legata alle sole perdite di carico degli scambiatori, che possono essere considerate trascurabili).

Preferibilmente, sul circuito di surriscaldamento 5 è installato uno scambiatore vapore-olio 51 immerso nell’olio del serbatoio olio diatermico 10 e/o uno scambiatore vapore-acqua 52 immerso nell’acqua del serbatoio di acqua 11. A seconda della rapidità, dell’efficienza e del livello di surriscaldamento richiesto, il circuito di surriscaldamento effettua uno scambio termico solo con l’olio diatermico O.D. (mediante lo scambiatore vapore-olio 51) oppure solo con l’acqua H2O (mediante lo scambiatore vapore-acqua 52) oppure con entrambi (cioè sia mediante lo scambiatore vapore-olio 51, sia mediante lo scambiatore vapore-acqua 52).

Di preferenza, l’apparato a vapore 1 comprende un percorso di convogliamento 6 del vapore adatto ad essere interfacciato da un lato con l’apparato di pulizia 7 della superficie esterna dei fasci tubieri 100 di uno scambiatore per caldaia e dall’altro con il circuito di surriscaldamento 5 e/o con lo sbocco di uscita 111 dello scambiatore di calore olio–acqua 2. Tale percorso di convogliamento 6 (ad esempio una o più condutture) è adatto a convogliare un flusso di vapore proveniente dallo scambiatore di calore olio-acqua 2 verso l’apparato di pulizia 7.

L’apparato di pulizia 7 è ad esempio un sistema di erogazione vapore ad elevata pressione mediante lance a vapore 71, 72.

Inoltre, in maniera preferita, il percorso di convogliamento 6 è adatto a convogliare un flusso di vapore proveniente dal circuito di surriscaldamento vapore 5, in modo da inviare alle lance a vapore 71, 72 un flusso di vapore surriscaldato V’.

In altre parole, il vapore V (preferibilmente vapore saturo) erogato dallo sbocco di uscita 111 è convogliato direttamente verso il percorso di convogliamento 6 oppure, prima di essere inviato verso il percorso di convogliamento 6 è deviato verso il circuito di surriscaldamento 5, in modo da essere surriscaldato. Il percorso seguito dal flusso di vapore è regolato mediante mezzi di regolazione 53 di tale flusso di vapore (ad esempio almeno una valvola) adatti a convogliare il flusso di vapore dallo scambiatore di calore olio-acqua 2 al percorso di convogliamento 6 o al circuito di surriscaldamento vapore 5.

In particolare, ad esempio come illustrato in figura 1, i mezzi di regolazione 53 sono installati sia su un percorso di collegamento 8 che collega lo sbocco di uscita 111 con il percorso di convogliamento 6, sia sul circuito di surriscaldamento vapore 5. Ad esempio, una seconda valvola 532 è installata sul percorso di collegamento 8 tra l’ingresso 54 del circuito di surriscaldamento 5 e l’uscita 55 del circuito di surriscaldamento, in un tratto di percorso che aggira (bypass) il circuito di surriscaldamento vapore 5. Una terza valvola 533 è ad esempio installata sul circuito di surriscaldamento 5, tra l’ingresso 54 del circuito di surriscaldamento 5 e l’uscita 55 del circuito di surriscaldamento 5, ad esempio in prossimità di tale uscita 55. Come già detto, la prima valvola 531 è adatta ad abilitare l’erogazione del vapore dal serbatoio acqua 11 verso le sezioni di impianto a valle, cioè verso il circuito di surriscaldamento 5 e il percorso di convogliamento 6. La seconda valvola 532 è adatta ad abilitare il passaggio del vapore V dal percorso di collegamento 8 direttamente verso il percorso di convogliamento 6. La terza valvola 533 è adatta ad abilitare il passaggio del vapore surriscaldato V’ dal circuito di surriscaldamento 5 verso il percorso di convogliamento 6.

In altre parole, i mezzi di regolazione 53 sono configurati in modo tale da consentire una prima erogazione di vapore V proveniente dall’uscita di sbocco 111 verso il percorso di convogliamento 6 in modo da preriscaldare le condutture di tale percorso 6. Inoltre, i medesimi mezzi di regolazione 53 sono adatti a consentire l’erogazione di vapore surriscaldato V’ proveniente dal circuito di surriscaldamento vapore 5 verso il percorso di convogliamento 6 (e quindi verso l’apparato di pulizia 7).

Preferibilmente, il vapore surriscaldato V’ erogato verso le lance 71, 72 ha una pressione di alimentazione delle lance costante.

Ulteriormente, di preferenza, la temperatura del vapore surriscaldato V’ in alimentazione sugli ugelli 711, 721 è tale da evitare che in fase di condensazione (durante l’espansione del vapore dagli ugelli) il titolo del vapore in uscita dagli ugelli sia troppo basso e tale da formare goccioline d’acqua dannose per la superficie del fascio tubiero 100.

Di preferenza, un sistema di controllo (non illustrato nelle figure allegate) è adatto a modulare l’apertura/chiusura delle valvole 532 e 533 in modo tale che una prestabilita coppia di valori pressione e temperatura del vapore surriscaldato V’ alimenti le lance 71, 72.

È chiaro quindi che la forma di realizzazione illustrata nelle figure da 1 a 3 e che prevede l’utilizzo di tre valvole 531, 532, 533, è anche realizzabile mediante dispositivi di regolazione equivalenti, noti al tecnico del settore e disposti in modo da realizzare la medesima funzione descritta nel paragrafo precedente. Ad esempio, una variante alternativa può prevedere al posto della valvola 532 una semplice strozzatura, o più in generale una perdita di carico, opportunamente calibrata in modo tale che il vapore V sia instradato in maniera preferenziale attraverso tale strozzatura solo nella fase di preriscaldamento, quando la valvola 533 è chiusa.

È altresì oggetto della presente invenzione un metodo di generazione di vapore per la pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore per caldaia. Tale metodo comprende la fasi di generare vapore V (preferibilmente almeno vapore saturo) mediante evaporazione flash di acqua surriscaldata grazie ad uno scambio termico tra olio diatermico (ad alta temperatura) e acqua.

Preferibilmente, il metodo comprende anche la fase di surriscaldare il vapore V generato per evaporazione flash mediante scambio termico tra tale vapore V e olio diatermico e/o acqua, ad esempio per ottenere vapore surriscaldato.

È chiaro che il metodo comprende preferibilmente anche la fase di associare un apparato a vapore 1 come descritto nei paragrafi precedenti con un apparato di pulizia 7 di fasci tubieri e con un impianto per la produzione di olio diatermico ad alta temperatura, ad esempio una caldaia ad olio diatermico.

Più in particolare, con riferimento alle figure allegate, di seguito viene descritta una sequenza di fasi che realizzano la pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore per caldaia mediante un apparato a vapore 1 e un apparato di pulizia 7 come precedentemente descritti (e formanti, quindi, il sistema di pulizia). Il metodo prevede che in una prima fase venga riscaldata una massa di acqua liquida mediante scambio termico con olio diatermico ad alta temperatura (tra 150°C e 250°C estremi inclusi), ad esempio nel serbatoio acqua 11.

Il riscaldamento della massa di acqua all’interno del serbatoio acqua 11 chiuso porta ad un incremento della temperatura e della pressione all’interno del serbatoio.

In questa prima fase, il serbatoio acqua 11 è un sistema isocoro, in cui il dispositivo di erogazione vapore (ad esempio la valvola 531) è mantenuto chiuso per un determinato intervallo di tempo, necessario ad ottenere acqua surriscaldata. In altre parole, in questa fase, di preferenza non viene generato vapore per evaporazione flash e all’interno del serbatoio acqua 11 sono presenti contemporaneamente acqua H2O surriscaldata in equilibrio con vapore V.

Successivamente, l’apertura della valvola 531 e la conseguente riduzione di pressione e temperatura porta all’evaporazione flash di una frazione dell’acqua liquida surriscaldata nel serbatoio 11.

Preferibilmente, quindi, il metodo di generazione di vapore, non genera vapore in maniera continua, ma in maniera discontinua (modalità “batch”): una prima fase prevede l’accumulo di calore senza generare vapore per un determinato intervallo di tempo adatto a surriscaldare l’acqua contenuta nel serbatoio acqua 11; una seconda fase prevede la generazione di vapore flash, con conseguente riduzione di pressione e temperatura all’interno del serbatoio acqua 11.

Preferibilmente, il metodo prevede di preriscaldare le condutture del percorso di convogliamento 6 mediante convogliamento di un primo flusso di vapore V proveniente dallo scambiatore di calore olio-acqua 2, ad esempio prima che il vapore V venga surriscaldato nel percorso di surriscaldamento 5. Seppure non apprezzabile nelle figure allegate, il percorso di convogliamento 6 può anche comprendere condutture di notevole lunghezza, a seconda delle dimensioni e della tipologia di impianto. In particolare in questi casi, quindi, la fase di preriscaldamento consente di minimizzare la formazione di condensa all’interno delle condutture del percorso di convogliamento 6, dannosa durante la pulizia.

Preferibilmente, la fase di preriscaldamento è realizzata mediante la chiusura della terza valvola 533 e l’apertura della seconda valvola 532. Inoltre, di preferenza, mezzi valvolari 700 sono adatti ad impedire che il flusso di vapore V sia erogato nell’apparato di pulizia 7. Il vapore V erogato in questa fase di preriscaldamento viene infine disperso o scaricato in una zona appositamente destinata per tale scopo (zona di raffreddamento e drenaggio) oppure viene convogliato verso un percorso di recupero vapore 9. Tale percorso di recupero vapore 9 è ad esempio collegato ad un impianto per il trattamento acqua 20, ad esempio come mostrato in figura 3, oppure ad un serbatoio di recupero vapore/condensa.

In particolare, la figura 3 illustra una forma di realizzazione dell’invenzione in cui l’apparato a vapore 1 è anche collegato ad un impianto di trattamento acqua 20. In tale forma di realizzazione, il percorso di recupero vapore 9 è collegato ad un impianto di trattamento acqua comprendente un gorgogliatore 21 di vapore in acqua. In tal modo il vapore V utilizzato per la fase di preriscaldamento delle tubature è fatto gorgogliare nell’impianto di trattamento acqua 20. Il gorgogliamento di vapore caldo nell’acqua contribuisce quindi al processo di trattamento e purificazione dell’acqua.

Tale processo di trattamento dell’acqua prevede, di preferenza, la rimozione dei gas disciolti in acqua H2O e potenzialmente dannosi nelle successive fasi di utilizzo dell’acqua stessa. Ad esempio, l’ossigeno può risultare particolarmente aggressivo/corrosivo verso le tubazioni/serbatoi, mentre l’anidride carbonica risulta essere un precursore dei carbonati incrostanti.

In una forma di realizzazione, l’impianto di trattamento acqua 20, comprende anche altri apparati di trattamento 22, 23 adatti ad effettuare ulteriori trattamenti chimico-fisici per la purificazione dell’acqua.

Successivamente (o contemporaneamente) alla fase di preriscaldamento, il metodo comprende la fase di surriscaldamento del vapore V mediante scambio termico tra il vapore V e l’olio diatermico e/o l’acqua per ottenere un vapore surriscaldato V’ (ad esempio mediante scambio termico all’interno degli scambiatori 51 e/o 52).

In seguito alla fase di preriscaldamento, viene erogato il vapore surriscaldato V’ nel percorso di convogliamento 6, e quindi verso l’apparato di pulizia. L’erogazione del vapore surriscaldato V’ avviene, ad esempio, mediante l’apertura della terza valvola 533 e la chiusura della seconda valvola 532. Inoltre, opportune valvole di lancia 710, 720 regolano/abilitano l’erogazione del vapore surriscaldato V’ nella lance di pulizia 71, 72.

Preferibilmente, il vapore surriscaldato V’ a monte delle lance 71,72 ha una pressione elevata compresa tra 2 e 20 bar, preferibilmente tra 5 e 15 bar, e una temperatura compresa tra 150° e 300°, preferibilmente tra 180° e 250°. Gli ugelli 711, 721 presenti sulla lancia sono adatti ad espandere il vapore surriscaldato V’ (ad elevata pressione) alla pressione di esercizio della caldaia (generalmente a pressione molto prossima a quella atmosferica), trasformando l’energia potenziale (elevata pressione e temperature) in energia cinetica (getto di vapore espanso ad elevata velocità, ad esempio circa 300-500 m/s).

Conseguentemente, il vapore surriscaldato V’ viene erogato sotto forma di getto di vapore ad elevata energia cinetica dalle lance di pulizia 71,72 mediante gli ugelli 711, 721 e agisce sulla superficie esterna 101 dei fasci tubieri 100 dello scambiatore da pulire. L’apparato a vapore 1, l’apparato di pulizia 7 e l’impianto di trattamento acqua 20 mediante gorgogliamento di vapore, quando collegati tra loro, realizzano quindi un unico impianto di pulizia fasci tubieri e trattamento acqua.

Un’ulteriore variante di realizzazione dell’apparato a vapore 1 (ad esempio come illustrata in figura 2) è particolarmente adatta ad essere associata ad impianti termici o caldaie che non prevedono di per sé la generazione di olio diatermico o di un fluido caldo in circolazione. In tale variante, l’apparato a vapore 1 comprende uno scambiatore di calore olio-fumi 12, adatto a scambiare calore tra fumi caldi F.C. (ad esempio provenienti da un bruciatore di una caldaia o da un piccolo bruciatore installato all’uopo) e olio diatermico O.D. circolante in un impianto di alimentazione olio 300. In questo caso, l’impianto di alimentazione olio 300 è ad esempio costituito dal solo serbatoio olio diatermico 10 oppure è un impianto di circolazione di olio diatermico tra il serbatoio olio diatermico 11 e lo scambiatore olio-acqua 2. Tale forma di realizzazione è particolarmente indicata nel caso in cui l’apparato vapore 1 è associato ad una caldaia che non prevede l’utilizzo di olio diatermico ad alta temperatura (ad esempio una caldaia a vapore saturo, oppure ad acqua pressurizzata, o comunque caldaie ad olii diatermici particolari che per una qualsivoglia ragione non possono essere direttamente utilizzati nell’apparato secondo la presente invenzione).

Preferibilmente, in alternativa o in concomitanza allo scambiatore di calore olio-fumi 12, l’apparato a vapore 1 comprende uno scambiatore di calore acqua-fumi 13, adatto a scambiare calore tra fumi caldi provenienti da un bruciatore di una caldaia e l’acqua H2O presente nell’apparato a vapore 1. Ad esempio, lo scambiatore di calore acqua-fumi 13 è collegato in serie allo scambiatore di calore olio-fumi 12 (come illustrato in figura 2).

Più in particolare, lo scambiatore olio-fumi 12 è immerso nell’olio O.D. del serbatoio olio diatermico 10 e lo scambiatore acqua-fumi 13 è immerso nell’acqua H2O del serbatoio acqua 11.

Innovativamente, l’apparato a vapore secondo la presente invenzione consente di sopperire alla mancanza di vapore secco per la pulizia di fasci tubieri di caldaie che non prevedono di per sé la generazione di vapore. Inoltre, la presente invenzione permette di generare vapore secco con un rendimento più elevato rispetto ai rendimenti della tecnica nota che prevedono l’utilizzo di aria compressa.

Ulteriormente in maniera vantaggiosa, la produzione di vapore tramite evaporazione flash consente di ridurre notevolmente i volumi dei recipienti in pressione tipicamente utilizzati quando viene utilizzata aria compressa come fluido pulente.

In maniera vantaggiosa, l’utilizzo del medesimo fluido caldo (olio diatermico o fumi caldi) proveniente dalla caldaia consente di incrementare drasticamente il rendimento del sistema caldaia-apparato di pulizia.

Ulteriormente, grazie alla fase di surriscaldamento del vapore dopo l’evaporazione flash, si possono ottenere valori di titolo di vapore più elevati durante l’espansione dagli ugelli delle lance di pulizia, evitando la formazione di goccioline d’acqua dannose per la superficie del fascio tubiero e, al tempo stesso, incrementando il rendimento termodinamico.

In maniera ancora più vantaggiosa, l’utilizzo del vapore di preriscaldamento per il trattamento dell’acqua, consente di recuperare il vapore altrimenti perduto e, quindi, consente di migliorare ulteriormente l’efficienza dell’intero impianto termico e di trattamento acque.

Inoltre, secondo un ulteriore aspetto vantaggioso della presente invenzione, l’apparato a vapore è configurato per inertizzare la camera di combustione della caldaia a cui è associato, in modo tale da smorzare e/o estinguere eventuali principi di incendio. Infatti, secondo una variante di realizzazione della presente invenzione, il vapore V è erogato direttamente all’interno della camera di combustione della caldaia attraverso le medesime lance utilizzate per la pulizia, oppure attraverso mezzi di erogazione dedicati. Si ottiene quindi un sistema antincendio integrato al sistema di pulizia, che elimina l’uso di ingombranti e costosi serbatoi di gas inertizzanti. In questa variante, l’erogazione di vapore avviene in modo tale da erogare una quantità sufficiente ad inertizzare l’intera camera di combustione.

È chiaro che un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare modifiche all’invenzione sopra descritta, tutte peraltro contenute nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di pulizia di uno scambiatore per caldaia, per la pulizia della superficie esterna di fasci tubieri mediante vapore, comprendente - un apparato a vapore (1) comprendente uno scambiatore di calore olio–acqua (2) e un dispositivo di erogazione vapore (531) collegato con lo scambiatore di calore olio-acqua (2), detto scambiatore di calore olio-acqua (2) essendo alimentato con olio diatermico (O.D.) ad alta temperatura da un impianto di alimentazione olio (300) e con acqua (H2O) da un gruppo di rifornimento acqua (4) ed essendo adatto a riscaldare l’acqua H2O per effetto di un primo scambio termico tra l’olio diatermico (O.D.) e l’acqua (H2O) per ottenere acqua (H2O) surriscaldata; - un apparato di pulizia a vapore (7) adatto a pulire la superficie esterna di fasci tubieri, connesso con l’apparato a vapore (1); in cui l’apparato a vapore (1) è adatto ad erogare vapore (V) dal dispositivo di erogazione vapore (531) per effetto di un’evaporazione flash dell’acqua (H2O) surriscaldata, e in cui detto apparato di pulizia è adatto a ricevere detto vapore (V).
2. 2. Sistema di pulizia secondo la rivendicazione 1, in cui lo scambiatore di calore olio-acqua (2) comprende un serbatoio di acqua (11) e il dispositivo di erogazione vapore (531) comprende almeno una valvola.
3. 3. Sistema di pulizia secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’apparato a vapore (1) comprende un circuito di surriscaldamento vapore (5), collegato con lo scambiatore di calore olio–acqua (2) e adatto a surriscaldare detto vapore (V) mediante un ulteriore scambio termico tra il vapore (V) e l’olio diatermico (O.D.) o tra il vapore (V) e l’acqua (H2O).
4. 4. Sistema di pulizia secondo la rivendicazione 2 e 3, in cui sul circuito di surriscaldamento (5) è installato uno scambiatore vapore-acqua (52) immerso nell’acqua del serbatoio acqua (11).
5. 5. Sistema di pulizia secondo la rivendicazione 3, in cui l’apparato a vapore (1) comprende un serbatoio di olio diatermico (10) e in cui sul circuito di surriscaldamento (5) è installato uno scambiatore vapore-olio (51) immerso nell’olio del serbatoio olio diatermico (10).
6. 6. Sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’apparato a vapore (1) comprende uno scambiatore olio-fumi (12), adatto a scambiare calore tra fumi caldi (F.C.) provenienti da un bruciatore di una caldaia e l’olio diatermico (O.D.) dell’impianto di alimentazione olio (300) e/o uno scambiatore acqua-fumi (13), adatto a scambiare calore tra fumi caldi (F.C.) provenienti da un bruciatore di una caldaia e l’acqua (H2O).
7. 7. Sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, comprendente - un percorso di convogliamento (6) del vapore, interfacciato con l’apparato di pulizia a vapore (7) e con l’apparato a vapore (1), detto percorso di convogliamento (6) essendo adatto a convogliare un flusso di vapore proveniente dallo scambiatore di calore olio-acqua (2) o dal circuito di surriscaldamento vapore (5) verso l’apparato di pulizia (7), e - mezzi di regolazione (53) di detto flusso di vapore, ad esempio almeno una valvola (532), adatti a convogliare il flusso di vapore dallo scambiatore di calore olio-acqua (2) al percorso di convogliamento (6) o al circuito di surriscaldamento vapore (5).
8. 8. Sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui il serbatoio olio diatermico (10), il serbatoio di acqua (11) e lo scambiatore olio-acqua (2) sono integrati in un unico dispositivo.
9. 9. Sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 8, in cui nel serbatoio di acqua (11) sono presenti contemporaneamente acqua (H2O) surriscaldata in equilibrio con vapore (V).
10. 10. Sistema di pulizia secondo la rivendicazione 9, comprendente un regolatore di livello adatto a regolare l’ingresso di acqua nel serbatoio acqua (11) dal gruppo di rifornimento acqua (4) in modo da mantenere un determinato livello di acqua e vapore (V) in equilibrio tra loro.
11. 11. Apparato a vapore (1) per la generazione di vapore (V) per la pulizia della superficie esterna di fasci tubieri di uno scambiatore per caldaia, comprendente: - uno scambiatore di calore olio–acqua (2), alimentato con olio diatermico (O.D.) ad alta temperatura da un impianto di alimentazione olio (300) e con acqua (H2O) da un gruppo di rifornimento acqua (4), adatto a riscaldare l’acqua (H2O) per effetto di un primo scambio termico tra l’olio diatermico (O.D.) e l’acqua (H2O) per ottenere acqua (H2O) surriscaldata; - un dispositivo di erogazione vapore (531), ad esempio una valvola, associato allo scambiatore di calore olioacqua (2) e adatto ad erogare il vapore (V) per la pulizia della superficie esterna dei fasci tubieri di uno scambiatore per caldaia per effetto di un’evaporazione flash di detta acqua (H2O) surriscaldata.
12. 12. Impianto di pulizia per la pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore per impianto termico (200), detto impianto di pulizia comprendendo: - un impianto termico (200) adatto a riscaldare un olio diatermico (O.D.), ad esempio una caldaia; - un sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, collegato all’impianto termico (200) mediante un impianto di alimentazione olio (300), in cui l’impianto di alimentazione olio (300) è adatto a convogliare l’olio diatermico (O.D.) riscaldato nell’impianto termico (200) nello scambiatore olio-acqua (2) dell’apparato a vapore (1).
13. 13. Impianto di pulizia fasci tubieri e di trattamento acqua, comprendente: - un sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10; - un impianto di trattamento acqua (20) per gorgogliamento di vapore caldo, operativamente connesso con l’apparato a vapore (1).
14. 14. Impianto di inertizzazione, comprendente un sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10 e una caldaia (201), in cui l’apparato di pulizia è adatto ad erogare vapore (V) per inertizzare la caldaia in caso di incendio.
15. 15. Metodo di generazione vapore per la pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore per caldaia comprendente la fase di generare vapore (V) mediante evaporazione flash di acqua surriscaldata da uno scambio termico tra olio diatermico e acqua.
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 11, comprendente la fase di surriscaldare il vapore (V) mediante scambio termico tra detto vapore (V) e olio diatermico e/o acqua.
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 15 o 16 comprendente la fase di erogare il vapore (V) all’interno di una caldaia per inertizzarla in caso di incendio.
18. 18. Metodo di pulizia di fasci tubieri di uno scambiatore per caldaia comprendente le fasi di: a) prevedere un sistema di pulizia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10; b) generare vapore mediante evaporazione flash di acqua surriscaldata mediante scambio termico tra olio diatermico e acqua; c) preriscaldare il percorso di convogliamento (6) del vapore mediante convogliamento di un primo flusso di vapore proveniente dallo scambiatore di calore olioacqua (2); d) surriscaldare il vapore generato nella fase b) mediante scambio termico tra il vapore generato e olio diatermico e/o acqua; e) dopo la fase c), erogare il vapore surriscaldato ottenuto dalla fase d) nel percorso di convogliamento (6) verso l’apparato di pulizia.